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数列是函数概念的继续和延伸,在中学数学与高等数学中起着承上启下的作用,也是进一步学习高等数学的基础,但在平时的学习中同学们往往对定义、概念的理解不透,对公式、性质应用不熟而导致错误,本文对数列中的几个易错点加以剖析,希望从纠错中得到进一步的提升,以培养学生严谨的学习态度和良好的学习习惯.
一、概念理解错误
例1 设数列{an}中,S1=1,S2=2,Sn+1-3Sn+2Sn-1=0(n≥2)判断{an}是不是等比数列.
解题思路:∵Sn+1-3Sn+2Sn-1=0(n≥2)
∴Sn+1-Sn=2(Sn-Sn-1),即an+1=2an(n≥2)
an+1an=2(n≥2)又a1=S1=1,a2=S2-S1=1,a2a1=1≠2所以不是等比数列.
失分警示:忽视a1与an(n≥2)关系,由an+1an=2(n≥2)直接判断成{an}是等比数列.
纠错心得:错误的原因是在对n的范围限制的遗漏,以及对等比数列的定义理解不透彻,从an+1an=2(n≥2)来看,反映的是数列{an}从第3项开始后一项与前一项的比是常数,而等比数列的定义是从第2项开始,后一项与前一项的比是常数,故需讨论a1与an(n≥2)关系.
二、定义应用错误
例2 “b2=ac”是“a,b,c成等比数列的 条件(从充分非必要、必要非充分、充要、既非充分也非必要中选).
正确解析:当a=b=c=0时,满足条件b2=ac,但它们不能构成等比数列;当a,b,c构成等比数列时,有b2=ac,由此“b2=ac”是“a,b,c成等比数列”的必要非充分条件.
错因分析:忽视等比数列的首项及公比不为零而错填充要条件.
纠错心得:因思考不严密,漏掉了特例对结论的影响,忽略了等比数列是由后一项与前一项的比为定值来定义的,即等比数列的任一项都是非零值.比例式化为乘积式成立,反之乘积式化为比例式时,应注意取值为零时不能转化这一特例.
三、性质应用错误
例3 在由正数组成的等比数列{an}中,设x=a5+a10,y=a2+a13则x与y的大小关系是 .
解题思路:x-y=a1q(1-q3)(q8-1).当q=1时,x=y;
当q>1时,1-q3<0而q8-1>0,x-y<0;当q<1时,1-q3>0而q8-1<0,x-y<0;
错因分析:误区1:错用等比数列性质,∵5+10=2+13,∴a5+a10=a2+a13
误区2:∵x-y=a1q(1-q3)(q8-1),而1-q3,q8-1的符号随q与1的大小关系的变化而变化的,即x-y的符号不确定.
四、通项公式应用错误
例4 Sn是数列{an}的前n项的和,已知Sn=2n,求数列{an}的通项公式.
解题思路:当n=1时,a1=S1=2;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-2n-1=2n-1.由于n=1时,不符合上式,
所以数列{an}的通项公式是an=2,n=1,2n-1,n≥2.
错因分析:由和的通项公式求项的通项公式时,易忽视n=1的情况,直接得出an=Sn-Sn-1=2n-2n-1=2n-1.导致错误.
纠错心得:由数列{an}的前n项和的条件求数列{an}的通项公式,一般要分n=1与n≥2进行讨论,即由数列的前n项和Sn得出an的关系式:an=S1,n=1Sn-Sn-1,n≥2.若n=1也符合n≥2时的式子,则可以合并成一个通项公式;如果不能合并,则按分段的形式给出结论.
五、前n项和公式应用错误
例5 若两个数列{an}、{bn}的前n项和分别为Sn、Tn且满足SnTn=3n+24n-5,则a5b5= .
错因分析:公差不为零的等差数列的和式是二次式an2+bn,对Sn的形式理解不够,出现了由SnTn=3n+24n-5得出Sn=(3n+2)k,Tn=(4n-5)k,进而出现了a5=S5-S4=3k,b5=T5-T4=4k,a5b5=3k4k=34这样的错误.
正确解析:解法一 SnTn=3n+24n-5得出Sn=(3n+2)nk,Tn=(4n-5)nk,
则a5=S5-S4=29k b5=T5-T4=31k 故a5b5=29k31k=2931
解法二 a5b5=9a59b5=9(a1+a9)29(b1+b9)2=S9T9=3×9+24×9-5=2931.
纠错心得:公差不为零的等差数列,其前n项的和是关于n的二次函数,所以在设公差时,注意将前n项和还原成二次函数,另外,应注意等差数列求和公式的一个变形:S2n-1=(2n-1)an在解题中的应用.
六、忽视公比为“1”的情况导致错误
例6 设x∈R且x≠0,求数列{(n-1)xn}的前n项的和Sn.
正确解析:∵x∈R且x≠0 ∴对x可分以下两种情况讨论:
当x=1时,Sn=0+1+2+3+…+(n-1)=n(n-1)2
当x≠1时,Sn=0·x1+1x2+2x3+3x4+…+(n-1)xn,①
xSn=0·x2+1x3+2x4+3x5+…+(n-1)xn+1,②
由①-②得(1-x)Sn=x2+x3+x4+x5+…+xn-(n-1)xn+1=x2-xn+11-x-(n-1)xn+1,
∴Sn=x2-nxn+1+(n-1)xn+2(1-x)2
综上所述,当x=1时,Sn=n(n-1)2;当x≠1时Sn=x2-nxn+1+(n-1)xn+2(1-x)2
错因分析:本题易忽视当x=1时,Sn=1+2+3+…+n-1=n(n-1)2的情况而导致漏解.
纠错心得:利用错位相减法求和时,等式两边同乘以公比q,若无法判断q的取值时,应分q=1和q≠1两种情况讨论,以防出错.
七、单调性应用错误
例7 已知{an}是递增数列,且对任意n∈N都有an=n2+λn恒成立,则实数λ的取值范围是 .
解题思路:∵{an}是递增数列,∴an+1>an即(n+1)2+λ(n+1)>n2+λn ∴λ>-2n-1对于n∈N恒成立,而-2n-1在n=1时取得最大值-3,∴λ>-3
错因分析:an=n2+λn=(n+λ2)2-λ4,对称轴n=-λ2,当n≥1时为递增数列,则-λ2≤1从而得λ≥-2.
纠错心得:数列是特殊的函数,可以用动态函数的观点研究数列,但必须时刻注意其“特殊”性,即定义域为n∈N.
八、审题错误
例8 等差数列的首项为24且从第10项起才开始为负,则其公差的取值范围是 .
正确解析:由条件a10<0a9≥0即24+9d<024+8d≥0所以-3≤d<-83.
错因分析:对等差数列的单调性理解不够,而出现错误.
由a10<0,即24+9d<0,得d<-83.
纠错心得:本题的错因是没有正确理解题意,从第10项起才开始为负,隐含条件是前面的项应该为非负数,易知其公差是小于零的,即为递减数列,由相邻项a9、a10符号组成不等式组的解才是正确的解.
一、概念理解错误
例1 设数列{an}中,S1=1,S2=2,Sn+1-3Sn+2Sn-1=0(n≥2)判断{an}是不是等比数列.
解题思路:∵Sn+1-3Sn+2Sn-1=0(n≥2)
∴Sn+1-Sn=2(Sn-Sn-1),即an+1=2an(n≥2)
an+1an=2(n≥2)又a1=S1=1,a2=S2-S1=1,a2a1=1≠2所以不是等比数列.
失分警示:忽视a1与an(n≥2)关系,由an+1an=2(n≥2)直接判断成{an}是等比数列.
纠错心得:错误的原因是在对n的范围限制的遗漏,以及对等比数列的定义理解不透彻,从an+1an=2(n≥2)来看,反映的是数列{an}从第3项开始后一项与前一项的比是常数,而等比数列的定义是从第2项开始,后一项与前一项的比是常数,故需讨论a1与an(n≥2)关系.
二、定义应用错误
例2 “b2=ac”是“a,b,c成等比数列的 条件(从充分非必要、必要非充分、充要、既非充分也非必要中选).
正确解析:当a=b=c=0时,满足条件b2=ac,但它们不能构成等比数列;当a,b,c构成等比数列时,有b2=ac,由此“b2=ac”是“a,b,c成等比数列”的必要非充分条件.
错因分析:忽视等比数列的首项及公比不为零而错填充要条件.
纠错心得:因思考不严密,漏掉了特例对结论的影响,忽略了等比数列是由后一项与前一项的比为定值来定义的,即等比数列的任一项都是非零值.比例式化为乘积式成立,反之乘积式化为比例式时,应注意取值为零时不能转化这一特例.
三、性质应用错误
例3 在由正数组成的等比数列{an}中,设x=a5+a10,y=a2+a13则x与y的大小关系是 .
解题思路:x-y=a1q(1-q3)(q8-1).当q=1时,x=y;
当q>1时,1-q3<0而q8-1>0,x-y<0;当q<1时,1-q3>0而q8-1<0,x-y<0;
错因分析:误区1:错用等比数列性质,∵5+10=2+13,∴a5+a10=a2+a13
误区2:∵x-y=a1q(1-q3)(q8-1),而1-q3,q8-1的符号随q与1的大小关系的变化而变化的,即x-y的符号不确定.
四、通项公式应用错误
例4 Sn是数列{an}的前n项的和,已知Sn=2n,求数列{an}的通项公式.
解题思路:当n=1时,a1=S1=2;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-2n-1=2n-1.由于n=1时,不符合上式,
所以数列{an}的通项公式是an=2,n=1,2n-1,n≥2.
错因分析:由和的通项公式求项的通项公式时,易忽视n=1的情况,直接得出an=Sn-Sn-1=2n-2n-1=2n-1.导致错误.
纠错心得:由数列{an}的前n项和的条件求数列{an}的通项公式,一般要分n=1与n≥2进行讨论,即由数列的前n项和Sn得出an的关系式:an=S1,n=1Sn-Sn-1,n≥2.若n=1也符合n≥2时的式子,则可以合并成一个通项公式;如果不能合并,则按分段的形式给出结论.
五、前n项和公式应用错误
例5 若两个数列{an}、{bn}的前n项和分别为Sn、Tn且满足SnTn=3n+24n-5,则a5b5= .
错因分析:公差不为零的等差数列的和式是二次式an2+bn,对Sn的形式理解不够,出现了由SnTn=3n+24n-5得出Sn=(3n+2)k,Tn=(4n-5)k,进而出现了a5=S5-S4=3k,b5=T5-T4=4k,a5b5=3k4k=34这样的错误.
正确解析:解法一 SnTn=3n+24n-5得出Sn=(3n+2)nk,Tn=(4n-5)nk,
则a5=S5-S4=29k b5=T5-T4=31k 故a5b5=29k31k=2931
解法二 a5b5=9a59b5=9(a1+a9)29(b1+b9)2=S9T9=3×9+24×9-5=2931.
纠错心得:公差不为零的等差数列,其前n项的和是关于n的二次函数,所以在设公差时,注意将前n项和还原成二次函数,另外,应注意等差数列求和公式的一个变形:S2n-1=(2n-1)an在解题中的应用.
六、忽视公比为“1”的情况导致错误
例6 设x∈R且x≠0,求数列{(n-1)xn}的前n项的和Sn.
正确解析:∵x∈R且x≠0 ∴对x可分以下两种情况讨论:
当x=1时,Sn=0+1+2+3+…+(n-1)=n(n-1)2
当x≠1时,Sn=0·x1+1x2+2x3+3x4+…+(n-1)xn,①
xSn=0·x2+1x3+2x4+3x5+…+(n-1)xn+1,②
由①-②得(1-x)Sn=x2+x3+x4+x5+…+xn-(n-1)xn+1=x2-xn+11-x-(n-1)xn+1,
∴Sn=x2-nxn+1+(n-1)xn+2(1-x)2
综上所述,当x=1时,Sn=n(n-1)2;当x≠1时Sn=x2-nxn+1+(n-1)xn+2(1-x)2
错因分析:本题易忽视当x=1时,Sn=1+2+3+…+n-1=n(n-1)2的情况而导致漏解.
纠错心得:利用错位相减法求和时,等式两边同乘以公比q,若无法判断q的取值时,应分q=1和q≠1两种情况讨论,以防出错.
七、单调性应用错误
例7 已知{an}是递增数列,且对任意n∈N都有an=n2+λn恒成立,则实数λ的取值范围是 .
解题思路:∵{an}是递增数列,∴an+1>an即(n+1)2+λ(n+1)>n2+λn ∴λ>-2n-1对于n∈N恒成立,而-2n-1在n=1时取得最大值-3,∴λ>-3
错因分析:an=n2+λn=(n+λ2)2-λ4,对称轴n=-λ2,当n≥1时为递增数列,则-λ2≤1从而得λ≥-2.
纠错心得:数列是特殊的函数,可以用动态函数的观点研究数列,但必须时刻注意其“特殊”性,即定义域为n∈N.
八、审题错误
例8 等差数列的首项为24且从第10项起才开始为负,则其公差的取值范围是 .
正确解析:由条件a10<0a9≥0即24+9d<024+8d≥0所以-3≤d<-83.
错因分析:对等差数列的单调性理解不够,而出现错误.
由a10<0,即24+9d<0,得d<-83.
纠错心得:本题的错因是没有正确理解题意,从第10项起才开始为负,隐含条件是前面的项应该为非负数,易知其公差是小于零的,即为递减数列,由相邻项a9、a10符号组成不等式组的解才是正确的解.